Для принудительного воспламенения топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр бензинового двигателя, используется энергия искры высоковольтного электрического разряда, возникающего между электродами свечи зажигания. Системы зажигания предназначены для того, чтобы увеличить напряжение автомобильной аккумуляторной батареи до величины, необходимой для возникновения электрического разряда и, в требуемый момент, подать это напряжение на соответствующую свечу зажигания. Сведём основные системы в таблицу и опишем работу таких систем.

Обозначение		Описание
Отечественное	Зарубежное
ксз	KSZ	Классическая контактная с прерывателем-распределителем
ктсз	HKZk, JFU4	Электронная с накоплением энергии в системе и контактным датч.
БТСЗ	HKZi, TSZ-2	Бесконтактная транзисторная с индукционным датчиком
БТСЗ	HKZh, EZK,TZ28H	Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в ёмкости с датчиком Холла
КТСЗ	TSZk	Контактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивн.
БТСЗ	TSZi	Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с индукционным датчиком
БТСЗ	TSZh	Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с датчиком Холла
МСУД	VSZ, EZL	Электронная система зажигания статического типа

Подробно рассмотрим работу только использующихся в настоящее время систем зажигания.

В первой блок-схеме отдельно выделен Блок Управления Зажиганием (БУЗ). Раскроем этот прямоугольник и приведём несколько структурных схем построения систем зажигания.

В таких системах датчиком первичных импульсов (датчик вращения) являются контакты механического прерывателя, расположенного в распределителе зажигания(трамблёра), который механически связан коленвалом двигателя через шестерни. Один оборот вала трамблёра осуществляется за два оборота коленвала двигателя. Электрический разряд создаётся при помощи механического прерывателя, приводимого в действие двигателем. Для получения высокого напряжения применяется катушка зажигания. В зависимости от способа размыкания первичной цепи катушки зажигания, по которой проходит большой ток, различают классической батарейное зажигание, транзисторное зажигание и тиристорно-конденсаторное зажигание. В таких системах роль силового реле выполняют контакты прерывателя, транзистор или тиристор.

Рис. Схема контактной системы зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — прерыватель-распределитель, 3 — выступ кулачка, 4 — упор, 5 — аккум. батарея, 6 — генератор, 7 — выключатель зажигания, 8 — катушка зажигания, 9 — конденсатор.

Нa приведённом выше рисунке показана схема самой простой контактной системы зажигания (КСЗ) . Устройство катушки зажигания рассмотрим отдельно, а сейчас напомним, что катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник. Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на неё намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.

Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создает в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках индуцируется э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и чем больше первичный ток в момент разрыва.

Для повышения вторичного напряжения и уменьшения обгорания контактов прерывателя параллельно контактам включают конденсатор.

Ниже представлены осциллограммы электрических сигналов в цепях зажигания.

Рис. Осциллограммы электрических сигналов в цепях зажигания: 1 — первичный ток, 6 — контакты прерывателя разомкнуты, 7 — контакты замкнуты.

При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остается почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает, а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энерги, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.

Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения юленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. «Дребезг» возникает когда при замыкании контактов подвижный контакт ударяется о неподвижный с энергией, определяемой массой и скоростью подвижного контакта, а затем после незначительной упругой деформации соприкасающихся поверхностей отскакивает, разрывая уже замкнутую цепь. После размыкания, подвижный контакт под дейсткием пружины, снова ударяется о неподвижный контакт Из-за такого «дребезга» контактов уменьшается действительное время замкнутого состояния и, соответственно, энергия зажигания и величина вторичного напряжения.

Контактные системы зажигания перестали справляться со своими функциями при увеличении оборотов двигателей, числа цилиндров, использовании более бедных рабочих смесей. Появилась необходимость применения электронных систем зажигания. Формирование момента ценообразования может осуществляться как обычной контактной группой (КТСЗ), так и с использованием специальных датчиков(бесконтактные системы).

Рис. Схема контактно-транзисторной системы зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель зажигания, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания, К — коллектор, Э — эмиттер, Б — база, R — резистор.

Рассмотрим функциональную схему контактнотранзисторной системы зажигания . На рисунке, приведённом рядом показан фрагмент такой схемы. Механические контакты переключают только управляющий ток базы транзистора, который значительно меньше первичного тока, протекающего между эмиттером и коллектором. Для защиты полупроводникового устройства, названного коммутатором, приходилось уменьшать величину э.д.с. самоиндукции в первичной цепи путём снижения индуктивности первичной обмотки. Индуктивность первичной обмотки уменьшается быстрее, чем сё сопротивление. Уменьшается э.д.с. самоиндукции и меньше препятствует увеличению первичного тока.

Из-за уменьшения индуктивности первичной обмотки и величины э.д.с. самоиндукции для получения неизменного вторичного напряжения увеличивают и коэффициент трансформации катушки зажигания.

Изменение скорости нарастания и максимальной величины первичного тока в классической и транзисторной системах зажигания представлено наследующем графике.

Рис. График: 1 — транзисторное зажигание, 2 — катушечное зажигание, 3 — момент размыкания

Поскольку контакты прерывателя находятся под напряжением только аккумуляторной батареи, то образующаяся при размыкании незначительная дуга позволяет обойтись без конденсатора. Контакты подвержены механическому износу и сохраняется возможность «дребезга».

Отличие электронных систем зажигания состоит в том, что коммутирование и разрыв тока в первичной обмотке катушки зажигания осуществляется не замыканием и размыканием контактов, а открыванием(проводящее состояние) и запиранием (отсечкой) мощного выходного транзистора. Это позволяет увеличить значение тока разрыва до 8 — 10 А, что позволяет в несколько раз увеличить энергию, запасаемую катушкой зажигания. Бесконтактные системы зажигания используют для подачи сигнала различные типы датчиков. Ниже приведём блок-схемы построения систем зажигания.

В приведенных выше системах зажигания коммутатор находится внутри ЭБУ двигателем.

Приведённые выше схемы систем управления зажиганием применяют многокатушечное построение. Катушки могут быть индивидуальными, вставленными в свечной туннель(СОР) с коммутатором встроенным в ЭБУ двигателем. Иногда одна встроенная в свечной туннель катушка обслуживает два цилиндра (к другой свече идёт ВВ провод). Встречаются системы, в которых коммутатор интегрирован в единый МОДУЛЬ ЗАЖИГАНИЯ, причём такой модуль может быть индивидуальным на цилиндр или отдельным блоком обслуживающим все цилиндры. Встречаются системы у которых на свечи одевается единый модуль, объединяющий в себе систему зажигания и датчики вращения и детонации (СААБ, МЕРСЕДЕС). У каждой системы есть свой достоинства и недостатки и только производитель решает какую систему или симбиоз разных систем применить и создать головную боль диагностам и пользователям автомобилей.

Опишем кратко только основные типы датчиков:

• индукционный (генераторного типа)
• датчик Холла (на одноимённом эффекте)
• оптический датчик

Функциональная схема системы зажигания, построенная на использовании индукционного датчика показана рядом.

Рис. Схема системы зажигания с использованием индукционного датчика: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания.

Индукционный датчик представляет собой однофоазный генератор переменного тока с ротором на постоянных магнитах, число которых равно числу цилиндров. Мощность выходного сигнала датчика мала, поэтому выходные сигналы предварительно формируются и усиливаются. Обычно такие датчики устанавливаются в распределителе зажигания. В настоящее время такие датчики не применяются.

Часто применяемым датчиком частоты вращения или положения является датчик на эффекте Холла. Рядом приведён фрагмент электросхемы системы зажигания, использующей такой датчик.

Рис. Схема системы зажигания с использованием датчика на эффекте Холла: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик Холла, 3 — коммутатор, 4 — распределитель зажигания, 5 — катушка зажигания.

Принцип действия такого датчика основан на изменении выходного сигнала в результате прерывания магнитного потока (экранирование), воздействующего на чувствительный элемент Холла (электросхема с питающим напряжением 5 или 12 В). Расположен обычно в распределителе зажигания, но может быть установлен и в других местах (маркерный диск коленвала или распредвала).

Распространенными являются и оптические датчики (особенно на а\м производства Японии). Принцип действия оптических датчиков основан на периодическом прерывании светового потока, излучаемого светодиодом. Маркерный диск с отверстиями механически связан с механизмом ГРМ. Отверстия на диске проходят мимо излучателя и поток света попадает на фотодиод. После усиления напряжения фотодиода получается напряжение импульсной формы — обычно прямоугольные импульсы.

Разрабатывалась и ранее использовалась тиристорная система зажигания. Энергия для искрового разряда в тиристорных системах накапливается в конденсаторе, а в качестве силового реле применялся тиристор. Катушка зажигания в этих системах не накапливает энергию, а лишь преобразует напряжение. Тиристорные системы применялись на мощных и высокооборотных двигателях. Скорость нарастания вторичного напряжения в тиристорной системе примерное 10 раз больше, чем в классической или транзисторной системах зажигания, поэтому пробой искрового промежутка свечи надёжно обеспечивается даже при загрязненных и покрытых нагаром изоляторах свечи. Сравнивать различные системы зажигания можно по различным характеристикам:

• зависимость вторичного напряжения от частоты вращения коленвала двигателя;
• продолжительность электрического разряда;
• расход мощности;
• надёжность схемы;
• потребность в обслуживании;
• чувствительность к шунтированию искрового промежутка свечи.

На рядом приведённом графике показано изменение вторичного напряжения U2 в зависимости от частоты следования разрядов f для различных систем зажигания.

При тиристорной системе зажигания вторичное напряжение можно считать постоянным во всём диапазоне частот вращения, а наибольшее снижение вторичного напряжения наблюдается в классической системе зажигания. При сравнении потребляемой мощности различными системами, можно констатировать, что электронные системы потребляют значительно большую мощность, чем классическая система. В классической и транзисторной системах зажигания продолжительность электрического разряда почти одинакова (около 1 мс) и является достаточной, а при конденсаторной (тиристорно-транзисторной) очень мала и составляет около 300 мкс.

Рис. Тирристорная система зажигания — график

Наименее чувствительна к шунтированию искрового промежутка свечи тиристорная (конденсаторная) система благодаря быстрому нарастанию вторичного напряжения.

В современных системах управления система зажигания не выделяется, а является частью единой системы управления двигателем. В таких системах используются индивидуальные или парные (работающие на два цилиндра одновременно) катушки зажигания, позволяющие создавать искровой разряд в цилиндре в конкретный вычисленный момент времени. При расчёте момента ценообразования учитывается температура двигателя, состав отработанных газов, скорость движения и другие параметры двигателя, а также учитывается информация полученная по сетевой шине от других электронных блоков управления. Одновременно с моментом искрообразования ЭБУ двигателем управляет моментом открытия впускных и выпускных клапанов, положением дроссельной заслонки, моментом и длительностью впрыска топлива и другими параметрами.

В заключении общего описания принципов построения систем зажигания отметим, что во всех системах используются катушки зажигания для формирования высоковольтного напряжения на электродах свечи зажигания. Более подробно описание процессов, проходящих в ЭБУ зажиганием, коммутаторах, катушках зажигания и формы осциллограмм будут приведены при описании конкретных элементов систем управления. У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, поэтому различные разработчики и производители для конкретных систем управления и конкретных двигателей применяют те или иные системы зажигания. Иногда это синтез различных систем.

Рассмотрим принцип действия бесконтактной системы зажигания на примере системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Определим, откуда берется искра для поджига топливной смеси в камере сгорания и почему она проскакивает своевременно для каждого цилиндра.

Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 включает в себя катушку зажигания, свечи зажигания, высоковольтные провода (бронепровода), трамблер с распределителем зажигания, датчиками-регуляторами опережения зажигания (центробежным и вакуумным) и датчиком Холла, также коммутатор и провода низкого напряжения.

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

Электрический ток в систему зажигания поступает с вывода «30» генератора, через монтажный блок предохранителей и реле, реле зажигания и далее на вывод «Б» катушки зажигания. Система запитывается после поворота ключа в замке зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— При работе двигателя вращается вал распределителя зажигания (трамблера). В работу вступает . Стальной круглый экран с четырьмя прорезями на валу трамблера, вращаясь, проходит через зазор этого датчика. Когда проходит прорезь экрана, напряжение отдаваемое датчиком ниже бортового на 3 В или равно ему, когда зубец экрана, напряжение падает практически до нуля. Прохождение каждого из четырех зубцов соответствует такту сжатия и моменту зажигания в одном из цилиндров двигателя.

Примечания и дополнения

работа центробежного регулятора опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Принцип работы систем зажигания Для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания необходимо воспламенить топливо–воздушную смесь в его цилиндрах в строго определенный момент времени. Совокупность устройств осуществляющих воспламенение топливо–воздушной смеси называют системой зажигания. В первые двадцать лет ХХ века двигатели автомобилей для целей зажигания обычно оснащались магнето.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Система зажигания

Л е к ц и я

1. Принцип работы систем зажигания

Для обеспечения работы двигателей внутреннего сгорания необходимо воспламенить топливо–воздушную смесь в его цилиндрах в строго определенный момент времени. Совокупность устройств, осуществляющих воспламенение топливо–воздушной смеси, называют системой зажигания.

В первые двадцать лет ХХ века двигатели автомобилей для целей зажигания обычно оснащались магнето. Магнето – это генератор высокого напряжения, который приводится от двигателя и не требует аккумулятора. В настоящее время такое зажигание сохранилось на мотоциклах и авиационных двигателях. В 1908 году К. Ф. Кеттерингом впервые была запатентована катушечная система зажигания, которая, будучи более прогрессивной, вытеснила с автомобилей систему зажигания с магнето.

Требования к системе зажигани я

Система зажигания (СЗ) предназначена для надежного и своевременного воспламенения топливо–воздушной смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания импульсами высокого напряжения, распределяя их по свечам цилиндров в соответствии с фазой работы двигателя. Момент искрообразования, вызванный импульсами высокого напряжения, должен также зависеть от режима работы двигателя (частоты вращения и нагрузкой). В современных системах зажигания на момент искрообразования может влиять температура двигателя (холодный, горячий пуск), состав выхлопных газов (наличие окиси углерода) и другие факторы.

Источником высокого напряжения служит катушка зажигания, потребляя ток низкого напряжения аккумуляторной батареи, она преобразует его в ток высокого напряжения (12  30 кВ).

Искровой разряд, образующийся между электродами свечи зажигания, должен обладать необходимой энергией и длительностью, обеспечивающей надежное воспламенение топливо–воздушной смеси на всех режимах работы двигателя.

Напряжение, при котором происходит искровой разряд между электродами свечи зажигания, называют пробивным. Оно зависит от зазора между электродами свечи, давления топливо–воздушной смеси (степени сжатия) и температуры газов. Пробивное напряжение увеличивается с повышением степени сжатия и расстояния между электродами и снижается с повышением температуры топливо–воздушной смеси. Для степени сжатия  = 7 – 7,5 при пуске необходимо напряжение пробоя U пр равное 16 – 18 кВ, а на установившемся рабочем режиме 12 – 14 кВ. Для  = 8,5 – 10 необходимо соответственно 18 – 20 кВ и 13 – 15 кВ. Система зажигания должна развивать рабочее напряжение, превышающее пробивное не менее чем в 1,5 раза. Необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации напряжение пробоя увеличивается за счет округления кромок электродов свечи зажигания и увеличения зазора между ними.

От мощности искры и момента зажигания топливо–воздушной смеси в значительной степени зависит экономичность и устойчивость работы автомобильного двигателя, а также токсичность отработавших газов. На прогретом двигателе к моменту искрообразования топливо–воздушная смесь сжата и имеет температуру, близкую к температуре самовоспламенения. В этом случае достаточно незначительной энергии электрического разряда, порядка 1 – 5 мДж. Однако при пуске холодного двигателя, работе на обедненных смесях (коэффициент избытка воздуха  = 1,1 – 1,2) при частичном открытии дроссельной заслонки, работе на холостом ходу, работе при резких открытиях дроссельной заслонки, требуется значительная энергия искры, порядка 30 – 100 мДж, и она должна иметь продолжительность 2 – 4 мс, чтобы обеспечить устойчивый разряд при зазоре в свече зажигания 0,6 – 1,1 мм.

Момент зажигания характеризуется углом поворота коленчатого вала двигателя, отсчитываемый от положения вала в момент подачи искры до положения, когда поршень проходит верхнюю мертвую точку. Он должен выбираться с таким расчетом, чтобы смесь, сгорая, развивала максимальное давление сразу после прохода поршнем верхней мертвой точки.

Топливо–воздушная смесь сгорает в течение определенного времени. Сразу после электрического разряда происходит скрытый период горения, в течение которого давление в цилиндре, обуславливаемое горением, еще не повышается. Затем следует период видимого горения, при котором фронт пламени распространяется со скоростью 20  40 м/с и резко повышается давление газов.

Угол, между положениями коленчатого вала двигателя в момент искрообразования и в момент прохода поршнем верхней мертвой точки, называют углом опережения зажигания.

От мощности искры в момент зажигания топливо–воздушной смеси в значительной степени зависит экономичность и устойчивость работы двигателя, а также токсичность отработавших газов.

Таким образом, исходя из условий работы двигателя внутреннего сгорания, к системам зажигания предъявляют следующие требования:

• система зажигания должна развивать напряжения, достаточные для пробоя искрового промежутка свечи, обеспечивая при этом бесперебойное искрообразование на всех режимах работы двигателя;
• искра, образующаяся между электродами свечи зажигания, должна обладать достаточной энергией и продолжительностью для воспламенения топливо–воздушной смеси при всех возможных режимах работы двигателя;
• момент зажигания должен быть строго определенным и соответствовать условиям работы двигателя;
• работа всех элементов системы зажигания должна быть надежной при высоких температурах и механических нагрузках, которые имеют место на двигателе внутреннего сгорания.

Основные элементы системы зажигания

Современные системы зажигания получают необходимую для воспламенения топливо–воздушной смеси энергию не непосредственно от аккумуляторной батареи или генератора, а от промежуточного накопителя энергии. Наибольшее распространение получили батарейные системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности.

На рис.1 представлена структурная схема батарейной системы зажигания и её основные элементы:

• источник тока ИТ, функцию которого выполняет аккумуляторная батарея или генератор;
• выключатель цепи питания ВЗ, функцию которого выполняет замок зажигания;

– датчик–синхронизатор ДС, механическим способом связанный с коленчатым валом двигателя, который определяет угловое положение коленчатого вала;

– регулятор момента зажигания РМЗ, который механическим или электрическим способом вычисляет и регулирует момент подачи искры в зависимости от частоты вращения коленчатого вала или нагрузки двигателя автомобиля;

• источник высокого напряжения ИВН, содержащий накопитель энергии Н и преобразователь низкого напряжения в высокое П, функцию которых выполняет катушка зажигания;

– датчик управления ДУ, который представляет собой электромеханический ключ (контакты прерывателя) или электронный ключ (мощный транзистор или тиристор), который управляется РМЗ и служит для подключения и отключения ИТ к накопителю ИВН, т.е. управляет процессами накопления и преобразования энергии, коммутируя первичный ток;

• распределитель импульсов высокого напряжения Р, который механическим либо электрическим способом распределяет высокое напряжение по соответствующим цилиндрам двигателя;

– элементы помехоподавления ПП, функции которых выполняют экранированные провода и помехоподавляющие резисторы, размещенные либо в распределителе Р, либо в свечных наконечниках, либо в высоковольтных проводах в виде распределенного сопротивления;

– свечи зажигания СВ, которые служат для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя.

Рис. 1. Структурная схема батарейной системы зажигания

Классификация батарейных систем зажигания

В зависимости от промежуточного накопителя энергии различают системы с накоплением энергии в индуктивности и емкости (например, транзисторная и тиристорная).

Классификационная схема батарейных систем зажигания, использующих катушку (или несколько катушек) зажигания в качестве источника импульсов высокого напряжения, представлена на рис. 2.

Рис. 2. Классификационная схема батарейных систем зажигания

Системы зажигания в представленной классификационной схеме подразделены по шести основным признакам:

• по способу управления (синхронизации) системой зажигания;
• по способу регулирования угла опережения зажигания (УОЗ);
• по способу накопления энергии;
• по способу коммутации первичной цепи катушки зажигания;
• по способу распределения импульсов высокого напряжения;
• по типу защиты от радиопомех.

В соответствии с классификационной схемой (рис.2) различают следующие системы зажигания, которые серийно выпускаются в настоящее время у нас в стране и за рубежом:

• контактная с механическим прерывателем и катушкой зажигания, или классическая система зажигания;
• контактно–транзисторная система зажигания;
• контактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости:
• бесконтактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости и индукционным датчиком;
• бесконтактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости с датчиком Холла;
• бесконтактно–транзисторная система зажигания с магнето;
• бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в индуктивности и индукционным датчиком;
• бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с датчиком Холла;
• бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в емкости с датчиком Холла;
• цифровая с механическим распределителем;
• цифровая со статическим распределителем;
• микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД).

2. Классическая система зажигания

Классическая система батарейного зажигания с одной катушкой и многоискровым механическим распределителем до сих пор широко распространена на находящихся в эксплуатации автомобилях.

Главным достоинством этой системы является ее простота, обеспечиваемая двойной функцией механизма распределителя: прерывание цепи постоянного тока для генерирования высокого напряжения и синхронное распределение высокого напряжения по цилиндрам двигателя.

На рис. 3 представлена принципиальная схема классической (батарейной) системы зажигания.

Схема состоит из следующих элементов:

• источника тока  аккумуляторной батареи 1;
• катушки зажигания (индукционной катушки) 2, которая преобразует токи низкого напряжения в токи высокого напряжения. Между первичной и вторичной обмотками катушки зажигания имеет место автотрансформаторная связь;

Рис. 3 - Принципиальная схема классической системы зажигания

• прерывателя 3, содержащего рычажок 4 с подушечкой 5 из текстолита, поворачивающийся около оси;
• контактов прерывателя 6. Неподвижный контакт прерывателя присоединен к "массе", подвижной контакт укреплен на конце рычажка. Если подушечка не касается кулачка, контакты замкнуты под действием пружины. Когда подушечка находит на грань кулачка, контакты размыкаются. Прерыватель управляет размыканием и замыканием контактов и, соответственно, моментом подачи искры;
• кулачка 7, имеющего число граней, равное числу цилиндров;
• конденсатора первичной цепи 8 (С1), подключенного параллельно контактам 6, который является составным элементом колебательного контура в первичной цепи после размыкания контактов;
• распределителя 9, включающего в себя бегунок 10, крышку 11, на которой расположены неподвижные боковые электроды 12 (число которых равно числу цилиндров двигателя) и неподвижный центральный электрод, который подключается через высоковольтный провод к катушке зажигания. Боковые электроды через высоковольтные провода соединяются с соответствующими свечами зажигания. Высокое напряжение к бегунку 10 подается через центральный электрод с помощью скользящего угольного контакта. На бегунке имеется электрод 13, который отделен воздушным зазором от боковых электродов 12. Бегунок 10 распределителя и кулачок 7 прерывателя находятся на одном валу, который приводится во вращение зубчатой передачей от распределительного вала двигателя с частотой вдвое меньшей частоты вращения коленчатого вала. Прерыватель и распределитель расположены в одном аппарате, называемом распределителем зажигания;
• свечей зажигания 15, число которых равно числу цилиндров двигателя;
• выключателя зажигания 16;
• добавочного резистора 17 (R д), который уменьшает тепловые потери в катушке зажигания, дает возможность усилить зажигание (при пуске двигателя R д шунтируется контактами реле 18 (одновременно с включением стартера). Добавочный резистор изготовляют из нихрома или константана и наматывают на керамический изолятор.

Принцип работы классической системы батарейного зажигания состоит в следующем. При вращении кулачка 7 контакты 6 попеременно замыкаются и размыкаются . После замыкания контактов (в случае замкнутого выключателя зажигания 16) через первичную обмотку катушки зажигания 2 протекает ток, нарастая от нуля до определенного значения (тока разрыва) за данное время замкнутого состояния контактов. При малых частотах вращения валика 14 распределителя 9 ток может нарастать до установившегося значения, определенного напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной цепи (установившийся ток). Протекание первичного тока вызывает образование магнитного потока, сцепленного с витками первичной и вторичной обмоток катушки зажигания 2, и накопление электромагнитной энергии.

После размыкания контактов прерывателя, как в первичной, так и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, больше первичный ток в момент разрыва и больше число витков во вторичной обмотке. В результате переходного процесса во вторичной обмотке возникает высокое напряжение, достигающее 15  20 кВ. В первичной обмотке также индуцируется ЭДС самоиндукции, достигающая 200  400 В, направленная в ту же сторону, что и первичный ток, и стремящаяся задержать его исчезновение. При отсутствии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции вызывает образование между контактами прерывателя во время их размыкания сильной искры или, точнее, дуги. При наличии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции создает ток, заряжающий конденсатор. В следующий период времени конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки и аккумуляторную батарею. Таким о6разом, конденсатор 8 практически устраняет искрообразование в прерывателе, обеспечивая долговечность контактов и индуцирование во вторичной обмотке достаточно высокой ЭДС.

Вторичное напряжение подводится к бегунку распределителя, а затем через электроды в крышке и высоковольтные провода поступает к свечам зажигания соответствующих цилиндров двигателя.

На рис. 4. приведены характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях системы зажигания.

Рис. 4. Характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях системы зажигания: 1  первичный ток; 2  импульс первичного напряжения; 3  импульс вторичного напряжения; ЗАМ  контакты замкнуты; РАЗ  контакты разомкнуты

Недостатки классической системы зажигания

Классическая система зажигания обладает рядом достоинств, к которым следует отнести простоту конструкции и невысокую стоимость аппаратов зажигания, а также возможность регулирования угла опережения зажигания в широких пределах без изменения величины вторичного напряжения.

Вместе с тем классическая система зажигания имеет ряд принципиальных недостатков, связанных с работой механического прерывателя и механических автоматов опережения зажигания:

• недостаточная величина вторичного напряжения на высоких и низких частотах вращения коленчатого вала двигателя и, как следствие, малый коэффициент запаса по вторичному напряжению, особенно для многоцилиндровых и высокооборотных двигателей, а также при экранировании высоковольтных проводов;
• недостаточная энергия искрового разряда по причине ограничения уровня запасенной энергии в первичной цепи;
• чрезмерный нагрев катушки зажигания в зоне низких частот вращения коленчатого вала двигателя и особенно при остановившемся двигателе, если замок зажигания включен и контакты прерывателя замкнуты;
• нарушение рабочего зазора в контактах в процессе эксплуатации и, как следствие этого, необходимость зачистки контактов, т. е. систематический уход во время эксплуатации; низкий срок службы контактов прерывателя;
• низкий срок службы контактов прерывателя;
• повышенный асинхронизм момента искрообразования по цилиндрам двигателя при эксплуатации вследствие износа кулачка;
• высокая погрешность момента искрообразования вследствие разброса характеристик механических автоматов опережения зажигания в процессе эксплуатации.

Перечисленные недостатки классической батарейной системы зажигания приводят в итоге к ухудшению процесса сгорания топливо–воздушной смеси, а, следовательно, к потере мощности двигателя и увеличению токсичности отработавших газов.

1. Контактно–транзисторная система зажигания

Развитие современного двигателестроения происходит в направлении повышения экономичности и снижения удельного веса при одновременном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя и степени сжатия. Степень сжатия составляет 7,0...8,5, но на перспективных автомобилях устанавливаются двигатели со степенью сжатия 9,0...10 и более. Такое повышение степени сжатия требует значительного увеличения вторичного напряжения, необходимого для пробоя искрового промежутка свечи.

Таким образом, к современной системе зажигания предъявляются более высокие требования:

• увеличение вторичного напряжения, развиваемого катушкой зажигания, при одновременном повышении надежности;
• энергия искрового разряда должна быть достаточной для воспламенения топливо–воздушной смеси на всех режимах работы двигателя (15...50 мДж и более);
• устойчивое искрообразование в различных эксплуатационных условиях (загрязнение свечей, колебания температуры, колебания напряжения бортовой сети и т.д.);
• устойчивая работа при значительных механических нагрузках;
• простота обслуживания системы;
• минимальное потребление энергии источников питания;
• минимальные масса, габариты и низкая стоимость.

Такие требования не могут быть удовлетворены при использовании классической системы зажигания, так как в этом случае практически единственным реальным способом увеличения вторичного напряжения является увеличение силы тока разрыва. Однако увеличение силы тока разрыва свыше определенного значения (3,5...4,0 А при 12 В) приводит к ненадежной работе контактов прерывателя и резкому сокращению их срока службы.

Перечисленные требования к системе зажигания вызвали необходимость создания новых устройств, позволяющих улучшить условия воспламенения топливо–воздушной смеси в цилиндрах двигателя.

Одним из путей повышения развиваемого системой зажигания вторичного напряжения является применение полупроводниковых приборов, работающих в качестве управляемых ключей, служащих для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания. Наиболее широкое использование в качестве полупроводниковых реле нашли мощные транзисторы, способные коммутировать токи амплитудой 10 А и выше в индуктивной нагрузке без какого–либо искрения и механического повреждения, характерных для контактов прерывателя. Функцию электронного реле могут выполнять также и силовые тиристоры, но широкой промышленной реализации в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности они не нашли.

Принципиальная схема контактно–транзисторной системы зажигания (КТСЗ) (рис. 5) в основном состоит из тех же элементов, которые характерны для обычной контактной (классической) системы зажигания, и отличаются от нее наличием транзистора (транзисторного коммутатора) и отсутствием конденсатора, ранее шунтировавшего контакты прерывателя.

Рис. 5. Принципиальная схема контактно–транзисторной системы зажигания:

8  транзистор; остальные обозначения соответствуют принципиальной схеме классической системы зажигания (рис. 4.10, стр.31).

Как видно из схемы, контакты прерывателя коммутируют только незначительный ток управления транзистором I б , при этом ток силовой цепи (ток разрыва) коммутируется транзистором.

Достоинства и недостатки КТСЗ.

Преимущества транзисторной системы зажигания могут быть реализованы лишь при применении специальной катушки зажигания, имеющей низкоомную первичную обмотку с малой индуктивностью и большой коэффициент трансформации. В этом случае необходимые энергия искрообразования и вторичное напряжение достигаются соответствующим увеличением тока разрыва и коэффициентом трансформации катушки зажигания.

Применять же контактно–транзисторную систему зажигания с обыкновенной катушкой зажигания нецелесообразно, т.к. при этом, кроме увеличения срока службы контактов прерывателя, никаких преимуществ получить не удается. Более того, в результате неизбежного падения напряжения на транзисторе общая энергия искрообразования уменьшится.

1. Тиристорная (конденсаторная) система зажигания

В тиристорных системах зажигания энергия для искрового разряда накапливается в конденсаторе, поэтому их часто называют конденсаторными. В момент искрообразования конденсатор разряжается через тиристор и первичную обмотку катушки зажигания, и во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение.

Энергия Wс, накапливаемая в конденсаторе С1, зависит от его емкости и напряжения U, подводимого к конденсатору: Wс = C·U2/2.

Поэтому конденсатор заряжают до напряжения 300 … 400 В от бортовой сети (12 В) через преобразователь напряжения П и выпрямитель В (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема тиристорной системы зажигания с непрерывным накоплением энергии

Время полного заряда накопительного конденсатора значительно меньше времени накопления энергии в индуктивности и может быть доведено до 2 мс. Оно зависит от мощности и выходного сопротивления преобразователя и емкости накопительного конденсатора. Время заряда конденсатора рассчитывается так, чтобы к моменту подачи следующей искры он был полностью заряжен. Это обеспечивает энергию искры постоянной во всем диапазоне частот искрообразования. Тиристоры менее чувствительны к повышенному напряжению, чем транзисторы. Тиристорные системы зажигания могут работать с катушкой контактной системы батарейного зажигания, максимальная величина ЭДС самоиндукции которой примерно соответствует зарядному напряжению накопительного конденсатора. Конденсатор прерывателя не влияет на работу тиристорной системы. Это позволяет в случае ее отказа быстро перейти на батарейную систему зажигания.

Высокое напряжение в тиристорной системе зажигания нарастает примерно в десять раз быстрее, чем в батарейной и контактно — транзисторной системах. Поэтому оно обеспечивает пробой искрового промежутка в свечах с загрязненными, покрытыми нагаром изоляторами. Но продолжительность разряда в искровом промежутке значительно меньше (около 300 мкс), чем в системах с накоплением энергии в индуктивности (около 1 мс), так как частота колебаний контура накопительный конденсатор – первичная обмотка в тиристорной системе значительно выше.

1. Бесконтактные системы зажигания

В бесконтактных системах зажигания контакты прерывателя заменены бесконтактным датчиком, который вырабатывает электрические импульсы в строго заданные моменты времени. Эти импульсы поступают в схему управления током (импульсный усилитель) первичной обмотки катушки зажигания. Бесконтактные датчики не имеют механического контакта и поэтому практически не подвержены износу.

В наиболее простых бесконтактных системах зажигания (рис. 7) устройство управления 4 преобразует сигналы с датчика 1, осуществляя усиление его мощности, и производит коммутацию выходного каскада, нагрузкой которого служит катушка зажигания 5, т. е. реализуются характеристики, присущие ранее рассмотренным системам зажигания.

Рис. 7. Блок схема бесконтактной системы зажигания:

1  бесконтактный датчик углового положения коленчатого вала двигателя; 2  формирующий каскад; 3 выходной каскад;

4  коммутатор; 5  катушка зажигания; 6  распределитель.

Электронное устройство 4, функционально и конструктивно объединяющее формирователь 2 и выходной каскад 3, в отечественной литературе принято называть коммутатором.

При этом используются те же механические автоматы регулирования угла опережения зажигания, что и в классической, и. контактно–транзисторной системах зажигания.

В такой системе увеличение тока разрыва неизбежно приводит к увеличению мощности, рассеиваемой катушкой зажигания, добавочным сопротивлением и транзисторным коммутатором в диапазоне малых и средних частот вращения вала двигателя. Отмеченный недостаток не позволяет в рамках бесконтактных систем зажигания с постоянным углом включенного состояния выходного транзистора вести дальнейшую интенсиф и кацию выходных характеристик.

Таким образом, дальнейшим этапом в развитии бесконтактных систем зажигания явилось создание систем зажигания с нормируемым временем накопления энергии.

В таких системах во всем диапазоне частот вращения вала двигателя и значений питающего напряжения определяется минимальное время, за которое ток разрыва I р достигает величины, необходимой для индуцирования требуемого значения вторичного напряжения.

Нормирование времени накопления энергии позволяет снизить мощность потерь в катушке и коммутаторе при низких и средних частотах вращения вала двигателя при одновременном увеличении тока разрыва и, соответственно, энергии искрового разряда, обеспечить оптимальный закон изменения вторичного напряжения и энергии искры в зависимости от частоты вращения вала двигателя, стабилизировать выходное напряжение системы при колебаниях напряжения питания.

Бесконтактные системы зажигания с нормированием времени накопления энергии реализуются путем введения в коммутатор специального электронного регулятора времени накопления.

Основными недостатками бесконтактных систем зажигания являются механический способ распределения энергии по цилиндрам двигателя, несовершенство механических автоматов угла опережения зажигания, погрешности момента новообразования из–за механической передачи от коленчатого вала двигателя к распределителю. Но, прежде чем рассматривать более эффективные СЗ, изучим современные датчики углового положения коленвала.

6. Датчики углового положения коленчатого вала двигателя

Для работы любой системы зажигания необходима информация о положении коленчатого вала двигателя. При этом датчик углового положения коленвала должен выдерживать достаточно суровые условия работы в отсеке двигателя, обладать высокой надежностью, должен функционировать при очень низкой частоте вращения и иметь низкую стоимость. Известен ряд бесконтактных датчиков, в основу работы которых положены различные физические явления: магнитоэлектрические, индуктивные и взаимноиндуктивные, на эффекте Холла, высокочастотные, оптоэлектронные, токовихревые, на эффекте Виганда, фотоэлектрические, пьезодатчики, датчики на магнисторах и др.

Взаимоидуктивные датчики вырабатывают сигнал управления при изменении магнитной связи между обмотками или их индуктивности.

Датчики на магнисторах изменяют напряжение на выводах обмотки, намотанной на отрезок специально обработанной магнитной проволоки. При перемагничивании этого отрезка проволоки за счет коммутации магнитного потока от неподвижных магнитов или от вращающихся магнитов в обмотке возникают кратковременные импульсы напряжения.

В фотодатчиках используются фотоэлементы, преобразующие энергию световых импульсов в электрическую энергию, а также фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы, сопротивление которых изменяется с изменением силы падающего на них света. Для изменения силы света между источником света и фотодатчиком устанавливается непрозрачная цилиндрическая шторка или диск с прорезями. Число прорезей должно быть равно числу цилиндров двигателя. Привод шторки или диска осуществляется от коленчатого вала двигателя.

В пьезодатчиках управляющим сигналом является импульс ЭДС, возникающий в некоторых кристаллах при механическом воздействии на них.

Исходя из стоимости производства, требований к точности момента искрообразования, помехозащищенности, стойкости к внешним воздействиям магнитоэлектрический датчик и датчик на эффекте Холла получили наибольшее распространение в бесконтактных системах зажигания на автомобилях отечественного производства.

Магнитоэлектрические датчики

Наиболее распространенным типом магнитоэлектрического датчика является генераторный датчик коммутаторного типа с пульсирующим потоком. Принцип действия такого датчика заключается в изменении магнитного сопротивления магнитной цепи, содержащей магнит и обмотку, при изменении зазора с помощью распределителя потока (коммутатора). На рис. 8 показана принципиальная схема магнитоэлектрического датчика коммутаторного типа.

Рис. 8. Принципиальная схема коммутаторного датчика:

1  магнитная цепь (статор); 2  магнит; 3  обмотка,

4  распределитель потока (коммутатор)

При вращении зубчатого ротора в обмотке статора в соответствии с законом индукции возникает переменное напряжение. Когда один из зубцов ротора 4 приближается к полюсу статора 1, в обмотке 3 нарастает напряжение. При совпадении фронта зубца ротора с полюсом статора (со средней линией обмотки) напряжение на обмотке достигает максимума, затем быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума (рис. 9) при удалении зубца.

Рис. 9. Магнитный поток Ф и напряжение обмотки Uвых в

зависимости от угла поворота  распределителя потока (коммутатора)

Нетрудно заметить, что выходное напряжение Uвых генераторного датчика коммутаторного типа с пульсирующим потоком очень быстро изменяется от положительного максимума до отрицательного, поэтому точка перехода через ноль между двумя максимумами может быть использован для управления системой зажигания с таким датчиком при получении точного момента искрообразования.

Распределитель потока, или зубчатый ротор, устанавливается на распределительный валик распределителя зажигания и изготавливается из мягкой стали. Число зубцов зависит от числа цилиндров двигателя. Необходимое магнитное поле создает постоянный магнит.

Датчик на эффекте Холла

Благодаря развитию микроэлектроники широкое распространение получили датчики углового положения на эффекте Холла.

Эффект Холла возникает в полупроводниковой пластине, внесенной в магнитное поле, при пропускании через нее электрического тока (рис. 8). Если поместить элемент толщиной h в магнитном поле таким образом, чтобы направление индукции В магнитного поля было перпендикулярно плоскости пластины, и пропустить ток I через пластину, то между противоположными гранями пластины возникает ЭДС Холла.

Рис. 8. Принцип действия полупроводникового элемента Холла

Для изготовления элементов Холла используются германий, кремний, арсенид галлия (GaAs), арсенид индия (InAs), антимонид индия (InSb).

Электродвижущая сила самоиндукции Холла очень мала и поэтому должна быть усилена вблизи кристалла для того, чтобы устранить влияние радиоэлектрических помех. Поэтому конструктивно и технологически элемент Холла и преобразовательная схема выполняются в виде интегральной микросхемы, которая называется магнитоуправляемой интегральной схемой.

Путем изменения магнитного поля от 0 до Вmax с помощью магнитного экрана на выходе магнитоуправляемой интегральной схемы можно получить дискретный сигнал высокого или низкого уровня. Объединив магнитоуправляемую схему с магнитной системой в жестко сконструированный пластмассовый корпус, получают микропереключатель на эффекте Холла, который устанавливается в традиционный распределитель, например, на поворотный механизм вакуумного автомата.

Магнитоуправляемая интегральная схема на эффекте Холла является, как и все электронные компоненты, чувствительной к воздействиям внешних условий. Устанавливаемая в распределитель зажигания схема должна выдерживать жесткие требования для изделий автомобильного применения, устанавливаемых в моторном отсеке на двигателе.

Электронное зажигание с магнитоэлектрическим датчиком

Упрощенная схема бесконтактно–транзисторной системы зажигания (БТСЗ) с МЭД и ненормируемым временем накопления энергии приведена на рис. 9. Формирующий каскад БТСЗ выполнен по схеме усилителя постоянного тока на транзисторах VT1 и VT2.

Рис. 9. Упрощенная схема БТСЗ с МЭД

При замкнутых контактах выключателя S1 зажигания и неподвижном роторе датчика G ток в управляющей цепи база–эмиттер транзистора VT1 отсутствует. Транзистор VT1 находится в состоянии отсечки. Высокое напряжение на коллекторе транзистора VT1 способствует переводу в состояние насыщения транзистора VT2, а затем и выходного коммутирующего транзистора VT3. Через открытый эмиттер–коллекторный переход транзистора VT3 в первичную обмотку L1 катушки зажигания Т поступает ток и в ее магнитном поле начинается процесс накопления энергии.

При вращении ротора МЭД положительная полуволна генерируемого датчиком напряжения переводит транзистор VT1 в состояние насыщения. Переход база–эмиттер транзистора VT2 шунтируется эмиттер–коллекторным переходом транзистора VT1, поэтому транзисторы VT2 и VT1 лавинообразно закрываются. Сила тока в первичной обмотке L1 катушки зажигания Т резко уменьшается, а во вторичной обмотке L2 возникает высоковольтный импульс вторичного напряжения, который распределителем S2 подается к соответствующей свече FV зажигания.

Электронное зажигание с датчиком Холла

В БТСЗ с МЭД и в классических системах зажигания с контактным управлением моментом зажигания при уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличиваются время замкнутого состояния первичной цепи катушки зажигания и тепловые потери в ней. Энергия, накапливаемая в магнитном поле катушки зажигания, возрастает в меньшей степени. Поэтому для более рационального использования энергии, потребляемой от источника электроснабжения, и снижения тепловой нагрузки на элементы системы зажигания время t Н накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания необходимо регулировать.

Принцип регулирования времени t Н накопления энергии в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и напряжения бортовой сети электрооборудования реализован в БТСЗ автомобиля ВАЗ2108, в состав которой входят электронный коммутатор 36.3734, датчик–распределитель 40.3706 и катушка зажигания 27.3705.

В качестве синхронизатора момента зажигания в БТСЗ с регулируемым временем накопления энергии используется датчик Холла, установленный в датчике–распределителе с центробежным и вакуумным регуляторами опережения зажигания обычной конструкции.

Цифровые системы зажигания

Бесконтактные системы зажигания с механическими центробежным и вакуумным регуляторами угла опережения зажигания (УОЗ) не позволяют воспроизводить сложные характеристики управления по частоте вращения коленчатого вала и нагрузке двигателя с учетом его теплового состояния и различных дестабилизирующих факторов. Кроме того, угловые погрешности привода датчика–распределителя в период эксплуатации автомобиля приводят к повышенному асинхронизму искрообразования. Такие недостатки отсутствуют у бесконтактных систем зажигания, в которых автоматическое регулирование УОЗ осуществляется средствами электроники.

Таким образом, наиболее полно отвечают всем требованиям, предъявляемым к современным системам зажигания, системы с электронным регулированием угла опережения зажигания. Среди способов реализации этих систем можно выделить два основных: аналоговый и цифровой.

Аналоговый способ относится к электронным системам зажигания более раннего поколения, когда элементная база, используемая для их построения, имела малую степень интеграции (системы зажигания II поколения). В аналоговых системах зажигания для преобразования информации от датчиков в соответствии с заданным законом управления моментом искрообразования используются типовые функциональные устройства, широко применяемые в аналоговых вычислительных машинах. Закон регулирования УОЗ определяется свойствами полупроводниковых приборов (диодов, стабилитронов и т.д.). К достоинствам аналоговых систем зажигания с электронным регулированием момента искрообразования относятся простота построения, сравнительно невысокая стоимость и возможность зажигания даже обедненных топливо–воздушных смесей за счет более точного регулирования УОЗ. Однако возможности аналоговых систем зажигания по реализации сложных характеристик управления моментом искрообразования ограничены. Они не могут надежно работать в напряженных температурных условиях подкапотного пространства автомобиля без применения цепей термокомпенсации и, кроме того, требуют подстройки и регулирования в процессе эксплуатации.

Цифровые системы зажигания (системы зажигания III поколения) являются более совершёнными. Они позволяют с большей точностью воспроизводить характеристики управления УОЗ любой сложности при высокой температурной устойчивости и надежности. В основу их работы положены принципы, широко применяемые в вычислительной технике. В цифровых системах зажигания информация от датчиков параметров рабочего процесса двигателя, используемая при выработке сигнала управления УОЗ, преобразуется в серии дискретных электрических импульсов, синхронно связанных с вращательным движением коленчатого вала. Амплитуда импульсов постоянна, а их число пропорционально значению измеряемого параметра. Начальные числа, характеризующие отдельные параметры рабочего процесса двигателя, с помощью импульсных устройств и логических элементов преобразуются в кодовые комбинации, определяющие закон управления моментом искрообразования.

Цифровые системы зажигания представляют собой небольшие, различные по сложности вычислители, порядок работы которых задается специальным алгоритмом. Блок–схема цифровой системы зажигания представлена на рис. 10.

Рис. 10. Блок–схема цифровой системы зажигания со статическим распределением энергии по цилиндрам: 1  датчик положения коленчатого вала двигателя;

2  датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; 3  датчик нагрузки;

4  датчик температуры; 5  интерфейс; 6  вычислитель:

7  двухканальный коммутатор; 8,9  двухвыводные катушки зажигания

Во время работы двигателя датчики 1  4 передают информацию о частоте вращения и нагрузке двигателя, о положении коленчатого вала, о температуре двигателя и температуре окружающей среды. На основании этой информации, обработанной в интерфейсе 5, вычислительное устройство 6 определяет оптимальный для данного режима угол опережения зажигания. В рамках цифровой системы зажигания возможно применение как традиционного механического распределителя, в функции которого остается лишь высоковольтное распределение энергии по цилиндрам двигателя, так и метода статического распределения энергии. В этом случае для четырехцилиндрового двигателя, например, применяется двухканальный коммутатор 7, два выходных транзистора которого попеременно коммутируют ток в первичных обмотках двухвыводных или одной четырехвыводной катушке зажигания. При этом блок управления формирует два сигнала, управляющих работой коммутатора.

Цифровые системы зажигания подразделяют на системы с аппаратным принципом регулирования УОЗ с блоком памяти и без него, и на системы с программной обработкой поступающей от датчиков информации на базе микропроцессоров и микроЭВМ.

И все же цифровые системы зажигания явились переходным этапом. Последним достижением в этой области стали микропроцессорные системы (системы IV поколения). Они практически не отличаются от управляющих ЭВМ, широко применяемых в настоящее время во многих областях науки и техники. Микропроцессорные системы управления автомобильным двигателем лишь чисто условно можно отнести к системам зажигания, так как функция непосредственного зажигания является в них частью решения вопроса об оптимизации характеристик двигателя, однако именно в комплексных системах управления двигателем и заключен прогресс системы зажигания.

Функцию регулирования УОЗ в цифровых и микропроцессорных системах зажигания выполняет электронный блок управления (БУ) — контроллер на базе цифровых интегральных схем. Коммутацию тока в первичной обмотке катушки зажигания осуществляет другой электронный блок — коммутатор.

1. Аппараты регулирования угла опережения зажигания

Для регулирования угла опережения зажигания в соответствии с режимами работы автомобильного двигателя при различных эксплуатационных условиях системы зажигания снабжаются автоматическими и ручными регуляторами. Автоматическое регулирование угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала обеспечивается центробежным регулятором, а в зависимости от нагрузки  вакуумным регулятором.

Центробежный регулятор опережения зажигания

Центробежный регулятор опережения зажигания представлен на рис. 11. На ведущем валике 4 закреплена пластина с осями 7 для установки грузиков 3 . Грузики могут проворачиваться вокруг осей 7 и связаны между собой пружинами 6 . На каждом грузике имеется штифт 5 , входящий в прорези пластины 2, укрепленной на втулке кулачка 1. Привод кулачка осуществляется от валика через грузики.

Рис. 11. Центробежный регулятор опережения зажигания: а – положение грузиков на холостом ходу двигателя; б – положение грузиков при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, начиная с некоторого ее значения, грузики под действием центробежной силы расходятся. При этом штифты, двигаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и связанный с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика. Вследствие этого контакты размыкаются раньше. При уменьшении частоты вращения грузики с помощью возвратных пружин возвращаются в исходное положение. Пружины имеют различную жесткость, что позволяет получить требуемый закон изменения угла опережения зажигания при изменении частоты вращения двигателя.

Вакуумный автомат опережения зажигания

Вакуумный автомат опережения зажигания регулирует момент зажигания при изменении угла открытия дроссельной заслонки, т. е. при изменении нагрузки двигателя. При малых нагрузках двигателя уменьшается наполнение цилиндров топливо–воздушной смесью и, следовательно, давление в момент воспламенения. В то же время увеличивается загрязнение смеси остаточными выхлопными газами, что приводит к уменьшению скорости сгорания, а это требует увеличения угла опережения зажигания. С увеличением нагрузки процент остаточных выхлопных газов, наоборот, уменьшается. Коэффициент избытка воздуха находится в пределах  = 0,8...0,9. Такая топливо–воздушная смесь имеет наибольшую скорость сгорания, поэтому угол опережения зажигания должен быть минимальным.

Устройство вакуумного автомата опережения зажигания показано на рис. 12. Полость вакуумного регулятора, в которой размещена пружина 6, соединяется трубкой 5 со смесительной камерой карбюратора над дроссельной заслонкой. Полость регулятора с левой стороны диафрагмы сообщается с атмосферой. К диафрагме 7 прикреплена тяга 9. Она связана шарниром с подвижной пластиной 11, на которой установлен прерыватель.

Рис. 12. Вакуумный регулятор:

1 – крышка корпуса; 2 и 3 – соответственно регулировочная и уплотнительная прокладки; 4 – штуцер трубки, 5 – трубка; 6 – пружина; 7 – диафрагма, 8 – корпус регулятора, 9 – тяга; 10 – ось тяги; 11 – подвижная пластина прерывателя; I – положения диафрагмы вакуумного регулятора при большей (а) и меньшей (б) нагрузках на двигатель

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельная заслонка прикрывается и разрежение в месте подсоединения вакуумного регулятора, а следовательно, и в полости правой стороны диафрагмы увеличивается. Под действием разности давлений диафрагма 7, преодолевая усилия пружины 6, перемещается и тягой 9 поворачивает подвижную пластину 11 вместе с прерывателем навстречу направлению вращения кулачка. Таким образом, угол опережения зажигания увеличивается.

С увеличением нагрузки двигателя дроссельная заслонка открывается, разрежение в полости регулятора уменьшается, и пружина 6 перемещает влево диафрагму 7 и связанную с ней тягу 9. Тяга поворачивает подвижную пластину 11 и прерыватель в направлении вращения кулачка, уменьшая, таким образом, угол опережения зажигания.

Октан  корректор

Для установки начального угла опережения или для корректировки угла опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива корпус большинства распределителей делается подвижным и снабжается установочным винтом и шкалой с делениями. В зависимости от октанового числа бензина корпус распределителя закрепляют в нужном положении. Это устройство называют октан–корректором.

При установке начального угла опережения зажигания его можно изменять в пределах ±12° (по углу поворота коленчатого вала) при помощи гаек 4. Так как нижняя пластина остается неподвижной, то при вращении гаек 4 происходит смещение верхней пластины 5, а вместе с ней и корпуса 9 прерывателя–распределителя в пределах овального прореза для заклепки 8. При перемещении корпуса прерывателя–распределителя на одно деление шкалы октан–корректора угол опережения зажигания изменяется на 2° по углу поворота коленчатого вала

1. Катушки и свечи зажигания

Катушка зажигания в батарейных системах зажигания выполняет функции накопителя электромагнитной энергии и преобразователя низкого напряжения (напряжения бортсети) в высокое, необходимое для пробоя искрового промежутка между электродами свечи зажигания.

В тиристорных системах зажигания, где энергия для искрового разряда накапливается в конденсаторе, а в качестве силового реле применяется тиристор, катушка зажигания лишь преобразует напряжение.

В основе работы батарейных систем зажигания лежит открытый в 1881году Майклом Фарадеем закон электромагнитной индукции: в проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле индуцируется ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению. Индуцированная ЭДС самоиндукции зависит от:

• длины участка проводника, находящегося в магнитном поле;
• скорости изменения магнитного поля;
• напряженности магнитного поля.

Магнитное поле может быть образовано, например, постоянным магнитом, однако , в системе зажигания магнитное поле образуется вокруг проводника (первичной обмотки катушки зажигания), по которому протекает постоянный ток от источника тока (аккумуляторной батареи или генератора).

При размыкании контактов прерывателя магнитное поле, создаваемое током, протекающим через первичную обмотку катушки зажигания и пересекающее витки обеих обмоток, начнет исчезать. По закону электромагнитной индукции в первичной и вторичной обмотках катушки зажигания будет наводиться ЭДС самоиндукции, препятствующая исчезновению магнитного поля.

Следует отметить, что индуцированная ЭДС не имеет никакой связи с напряжением бортсети автомобиля. Аккумуляторная батарея (или генератор) служит лишь средством создания магнитного поля в катушке зажигания.

По конструкции магнитной цепи катушки зажигания разделяются на два типа: с разомкнутой (рис. 12 а) и замкнутой (рис. 12б) цепями.

Рис. 12. Схемы катушек зажигания:

а) – с разомкнутой магнитной цепью; б) – с замкнутой магнитной цепью:
1 – сердечник; 2 – линии магнитного потока; 3 – вторичная обмотка;
4 – первичная обмотка; 5 – наружный магнитопровод; 6 – воздушный зазор.

В катушках зажигания с разомкнутой магнитной цепью магнитный поток значительную часть пути проходит по воздуху. Поэтому в воздушном пространстве сосредоточивается основная часть запасаемой электромагнитной энергии. В катушках зажигания с замкнутой магнитной цепью основную часть пути магнитный поток проходит через стальной магнитопровод и только лишь незначительную часть пути – через воздушные зазоры в несколько десятых миллиметра каждый. Электромагнитная энергия запасается как в воздушных зазорах, так и в стали. В катушках с замкнутой магнитной цепью затраты меди меньше, чем в катушках с разомкнутой цепью. В отношении затрат стали имеет место обратное явление.

По выполнению обмоток катушки с разомкнутой магнитной цепью разделяются на два типа: с внутренней и наружной первичными обмотками. Последние имеют ряд преимуществ: лучшие условия охлаждения и меньшую массу провода вторичной обмотки, что удешевляет производство; меньшее сопротивление вторичной обмотки. Поэтому катушки отечественного производства выполняются с наружной первичной обмоткой.

При пуске двигателя катушка зажигания питается от аккумуляторной батареи, напряжение которой понижено (до 6...8 В) из–за потребления стартером большого тока, что приводит к снижению тока в первичной обмотке и, соответственно , развиваемого катушкой вторичного напряжения. С учетом этого обстоятельства первичная обмотка катушки зажигания рассчитывается на напряжение 6...8 В, а остальное напряжение источника гасится в добавочном резисторе. Последний при пуске двигателя закорачивается и первичный ток возрастает, что обеспечивает вторичное напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка свечи.

В некоторых современных системах зажигания (например, для автомобилей семейства ВАЗ) добавочный резистор отсутствует, что обусловлено высокими характеристиками электропусковой системы этих автомобилей, благодаря чему напряжение аккумуляторной батареи при пуске снижается незначительно.

Некоторые характерные особенности рассмотрим на примере катушки зажигания 27.3705, которая широко применяется в составе бесконтактных систем зажигания высоких энергий, например, на автомобиле ВАЗ–2108. Катушка 27.3705 является аппаратом зажигания, способным развивать во вторичной обмотке напряжение 35...40 кВ при работе на открытую цепь. Вследствие этого она имеет усиленную высоковольтную изоляцию. Особенностью конструкции является относительно низкое значение сопротивления первичной обмотки (R = 0,45 Ом), что позволяет в достаточной мере стабилизировать выходные характеристики системы зажигания при минимальном значении питающего напряжения (6 В).

Существенно отличаются от традиционных конструкция и технология изготовления катушек зажигания для систем зажигания с низковольтным (статическим) распределением вторичного напряжения.

Например, двухвыводная катушка зажигания 29.3705 (рис. 4.29, б), применяемая в составе микропроцессорной системы управления двигателем на автомобилях семейства ВАЗ–2110, выполнена по специальной технологии, включающей пропитку обмоток эпоксидными компаундами и последующую опрессовку обмоток морозостойким полипропиленом, образующим, собственно, корпус катушки.

Дальнейшее улучшение характеристик катушек зажигания направлено на совершенствование конструкции и технологии производства катушек зажигания с замкнутой магнитной системой, обладающих большими коэффициентами передачи энергии, связи, длительностью искрового разряда по сравнению с катушками зажигания с разомкнутой системой при одинаковой запасаемой энергией в первичной цепи.

Отечественной промышленностью освоен выпуск двухвыводной катушки зажигания 3009.3705 с замкнутым магнитопроводом (рис. 4.29, в). Вторичная обмотка катушки наматывается на многосекционный каркас, выполненный из пластмассы. Внутри каркаса размещается первичная обмотка. Обе обмотки устанавливаются в пластмассовый корпус и заливаются компаундом. Такая же технология применяется и при производстве новых одновыводных катушек зажигания с замкнутой магнитной системой (рис. 4.29, г).

Свечи зажигания

Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливо–воздушной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. При подаче высокого напряжения на электроды свечи возникает искровой разряд, воспламеняющий топливо–воздушную смесь. Свеча является важнейшим элементом системы зажигания двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси. По своему исполнению свечи зажигания бывают экранированные и неэкранированные (отрытого исполнения); по принципу работы – с воздушным искровым промежутком, со скользящей искрой, полупроводниковые, эрозийные, многоискровые (конденсаторные) и комбинированные.

Наибольшее распространение на автомобилях получили свечи зажигания с воздушным искровым промежутком. Это объясняется тем, что они удовлетворительно работают на современных двигателях, наиболее просты по конструкции и технологичны. В последние годы для специальных двигателей (например, роторно–поршневых и газотурбинных) применяют комбинированные свечи, где искровой разряд проходит частично по воздуху, а частично по поверхности изолятора.

В силу своего назначения и специфики работы свеча зажигания влияет на надежность и выходные показатели двигателя. Для правильного выбора конструкции свечи необходимо знать специфические требования, предъявляемые к ней двигателем.

По своему исполнению свечи зажигания бывают экранированные и неэкранированные (отрытого исполнения).

Современная свеча зажигания открытого исполнения (рис. 13) состоит, как правило, из металлического корпуса 4 с резьбой для ввертывания в головку цилиндра 5, бокового электрода 9, изолятора 3 с контактной головкой 2 и центральным электродом 8. Между коническими посадочными местами изолятора и корпуса кладется уплотнительная теплоотводящая шайба 7. Между головкой блока цилиндров и свечой зажигания устанавливается уплотнительное кольцо 6. Для обеспечения контакта между свечой зажигания и высоковольтным проводом иногда применяют контактную гайку 1.

Рис. 13. Свеча зажигания открытого типа

Для специальных целей, в случае необходимости наиболее полного подавления радиопомех или обеспечения работы свечи зажигания в условиях сильного загрязнения, применяют экранированные и герметизированные свечи. Контакт провода со свечой при этом обеспечивается с помощью контактного устройства, а защита от попадания влаги – с помощью резинового уплотнения. Иногда в цепь центрального электрода встраивают подавительное сопротивление 500...10000 Ом.

Материал центрального электрода свечи зажигания должен обладать высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, жаростойкостью и хорошей теплопроводностью. Нормальная работа свечи зажигания происходит при температуре теплового конуса изолятора в пределах от 400...500 до 850...900°С. Нагар на конусе исчезает при нагреве его до температуры 400...500°С. Эта температура называется температурой самоочищения свечи зажигания. Если температура деталей свечи зажигания превысит 850...900°С, может возникнуть преждевременное воспламенение топливо–воздушной смеси (калильное зажигание) во время процесса сжатия еще до момента появления искры между электродами свечи зажигания.

Тепло , подведенное к свече зажигания, отводится от нее через различные элементы ее конструкции (корпус, изолятор, центральный электрод) и поступающую в камеру сгорания топливо–воздушную смесь. Доля теплоты, отводимая от свечи зажигания топливо–воздушной смесью, составляет около 20 %. Так как диапазон изменения температуры свечи зажигания для всех свечей практически одинаков, а тепловые условия работы ее на различных двигателях существенно отличаются, свечи зажигания изготавливаются с различной тепловой характеристикой (калильным числом).

Теплоотдача свечи зависит от длины теплового конуса изолятора. При наличии длинного теплового конуса изолятора отвод теплоты от него затрудняется. Такую свечу принято называть «горячей». Короткий тепловой конус изолятора, обеспечивающий хорошую теплопередачу, характерен для «холодных свечей». Критерием для оценки калильного числа свечи зажигания служит отвлеченный показатель, пропорциональный среднему индикаторному давлению и соответствующий порогу калильного зажигания. Калильное число определяют на испытательной установке с одноцилиндровым двигателем путем постоянного повышения тепловой нагрузки на свечу зажигания до момента появления калильного зажигания. Калильное число выбирается из следующего ряда чисел: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26. Малые значения калильных чисел относятся к «горячим свечам», высокие значения – к «холодным».

Маркировка свечей зажигания должна содержать:

• обозначение резьбы на корпусе (А – резьба 14 х 1,25 или М – резьба М 18 х 1,5);
• калильное число;
• обозначение длины резьбовой части корпуса (Н – 11 мм, Д – 19 мм), длину резьбовой части корпуса 12 мм не обозначают;
• обозначение выступания теплового конуса изолятора за торец корпуса – В, отсутствие выступания не обозначают;
• обозначение герметизации по соединению изолятор – центральный электрод термоцементом – Т, герметизацию иным герметиком не обозначают.

Примером условного обозначения свечи зажигания с резьбой на корпусе М 14 х 1,25, калильным числом 20, длиной резьбовой части корпуса 19 мм, имеющей выступание теплового конуса изолятора за торец корпуса, загерметизированной по соединению изолятор – центральный электрод герметиком (только кроме термоцемента), является свеча зажигания А 20 ДВ.

Свечи зажигания подбирают к двигателю с учетом обеспечения надежной работы свечи и двигателя на верхнем и нижнем пределах тепловой характеристики свечи зажигания.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
4138.		Система альтернативного голосування. Система кумулятивного голосування. Система балів	4.28 KB
	Система альтернативного голосування. Система кумулятивного голосування. Система балів Способом яким долається нерезультативність системи абсолютної більшості вже у першому турі виборів є альтернативне голосування преференційне або абсолютне голосування за якого виборці голосують за одного кандидата але вказують при цьому порядок своїх переваг для інших. Така система запроваджена у Австралії при виборах Палати представників нижньої палати австралійського парламенту.
9740.		Партийно политическая система Японии и избирательное право и система	47.98 KB
	Основные права человека гарантируются Конституцией Японии. Они определяются как вечные и незыблемые. К этим правам относятся право на равенство, свободу, социальные права, право на защиту основных прав человека. Конституция позволяет ограничивать права человека, если они нарушают общественное совместное благосостояние или права других людей.
2668.		Энергетическая система (энергосистема). Электроэнергетическая (электрическая) система	44.5 KB
	Естественные природные источники из которых энергия черпается для приготовления ее в нужных видах для различных технологических процессов называются энергетическими ресурсами. Различают следующие виды основных энергетических ресурсов: а химическая энергия топлива; б атомная энергия; в водная энергия то есть гидравлическая; г энергия излучения солнца; д энергия ветра. е энергия приливов и отливов; ж геотермальная энергия. Первичный источник энергии или энергоресурс уголь газ нефть урановый концентрат гидроэнергия солнечная...
5899.		Система права и система законодательства	22.78 KB
	Система права и система законодательства Понятие системы права Система права суть внутреннее строение структура права отражающее объединение и дифференциацию юридических норм. Основная цель этого понятия объяснить одновременно интегрирование и деление нормативного массива на отрасли и институты дать системную характеристику позитивного права в целом. Особо здесь нужно подчеркнуть то что структура права его система обусловливает его форму систему законодательства и неразрывно с ней связана. те права и обязанности которые стали...
4136.		Мажоритарна виборча система абсолютної більшості. Мажоритарна виборча система відносної більшості	3.91 KB
	Розглянемо наступний вид уніномінальних мажоритарних систем – систему абсолютної більшості яка на відміну від попередньої системи для обрання кандидата вимагає зібрати більше половини голосів виборців тобто діє формула 50 плюс один голос. Таким чином за системи абсолютної більшості вибори найчастіше всього здійснюються у два тури. При застосуванні цієї системи як правило є обов’язковий нижній поріг участі виборців у голосуванні. Головним недоліком мажоритарної системи абсолютної більшості є певна нерезультативність виборів.
5780.		Правовая система	14.89 KB
	Право как система характеризуется следующими признаками: Вопервых система права характеризуется объективностью. Вовторых для системы права характерны единство и взаимосвязь норм ее составляющих. Любой структурный элемент извлеченный из системы права лишается системных функций а следовательно и социальной значимости. Втретьих система права как целостное образование охватывает все нормы действующие в той или иной стране и представляет собой сложный многоуровневый комплекс состоящий из норм права правовых институтов и отраслей...
9300.		Система акцизов	13.4 KB
	О порядке исчисления и уплаты акцизов В законодательных актах Российской Федерации: взимание акцизов с подакцизных товаров ввозимых на территорию Российской Федерации порядок уплаты акцизов на нефть включая газовый конденсат на отдельные виды минерального сырья закон О недрах.
2238.		КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА	16.95 KB
	Артерии – сосуды по которым кровь движется от сердца. В зависимости от соотношения тканевых элементов в стенке артерий выделяют артерии 3х типов: эластического типа аорта легочной ствол – в средней оболочке преобладают эластические волокна в них кровь поступает под большим давлением и с большой скоростью могут сильно растягиваться прочные; мышечного типа большинство артерий позвоночная плечевая лучевая артерии мозга – в средней оболочке хорошо развиты миоциты закручены по типу пружины которые сокращаясь регулируют...
2436.		Система фонем	5.73 KB
	Система Фонем распадается на: Вокализм подсистема гласных фонем Консонантизм подсистема согласных фонем Гласные различаются по: степени подъема языка высокая уиы средняя эо низкая а наличию или отсутствию лабиализации огубления лабеал: уо нелабиализованные: все остальные Согласные делятся на: сонорные шумные. Классификация: Смычные...
17398.		Система Сатурна	1.58 MB
	Если принять во внимание, что кольца состоят из глыб льда, то может ли это помешать пролёту космического корабля через них? Думаю, что да, так как может повредиться обшивка корабля, или корабль может отклониться от курса. Следовательно, траектория должна быть рассчитана так, чтобы миновать кольца.

Система зажигания двигателя — это комплекс устройств, приборов и датчиков, необходимых для его запуска. Ее главной задачей является создание высокого напряжения для формирование искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь, в точно определенный момент времени. Это обеспечивает правильный режим работы мотора, а потому от исправности системы зажигания зависит расход топлива, мощность и безопасность движения автомобиля.

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

Компоненты системы зажигания

С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

• Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
• Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
• Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный ( трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
• Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
• Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
• Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
• Свечи зажигания.

Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

Виды систем зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

• контактная (контактно-транзисторная);
• бесконтактная (транзисторная);
• электронная (микропроцессорная).

Характерные особенности контактной системы

Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом — замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.

Устройство контактной системы зажигания

Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

Угол опережения зажигания — определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.

Контактно-транзисторная система зажигания

За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

• управления;
• основной ток первичной обмотки.

Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

Принцип работы бесконтактной системы

Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

• Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
• Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
• Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

Электронная система зажигания

Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

• С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
• Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.

Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:

• Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
• Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
• Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом — отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.

Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.

Любой транспорт имеет важный элемент эксплуатации. Систему, позволяющую запускать его в любой удобный для хозяина момент времени без особых усилий. В машинах такая система называется система зажигания и именно о ней пойдет речь.

Зажигание - это часть полной схемы электроники в транспорте оно имеет устройство, позволяющие создать искру, в мгновение пуска движка. Для его прерывания происходит использование трамблера.

Оно служит как воспламенитель топлива. Устройство работает благодаря передаче энергии горения. По методу использования, оно разделяется на контактное, бесконтактное и электронное. Есть вариант применения и газотурбинных систем.

Все типы запуска подразумевают присутствие одних и тех же блоков (питание, выключатель, зарядка, накопитель, распределитель, провода, свечи)

Современная машина заводится разными способами, но большинство производителей уходят от механического зажигания, позволяющего контролировать запуск своими руками, превращая систему в электронного монстра, интегрированного в автомобиль.

Две системы механического зажигания чаще используют на более старых машинах, без установленных cdi или «Совек».

Машина нуждается в энергии. Она создается из аккумулятора в паре с генератором, создающие ток от 12 до 14 вольт и используемые на поддержание работы того же трамблера.

На свечи, чтобы создать искру промеж двумя электродами, нужно перекинуть ток высокого напряжения от восемнадцати до тридцати тысяч вольт. Следовательно, устройство создает цепочку низкого и высокого напряжения, к примеру, как в системе «Совек».

Контактная система зажигания состоит из блоков, энергию которых можно увеличивать для трамблера, до того момента пока её не будет хватать для запуска.

С катушки ток подаётся на главный контакт распределителя, а с него на ротор, пластина которого вращается. Сквозь воздушный клапан маленького размера передается на боковины корпуса и по проводам отправляется в свечи.

Для четырёхцилиндровых двигателей это расположение 1-3-4-2. Именно в таком положении зажигается топливо в движке. Цифры обозначают номер цилиндра. Это обеспечивает равную загрузку на вал.

В тот миг, когда поршень еще не дошел до верней точки в конце такта сжатия, на свечу отправляется напряжение, примерно на 4-6 градусов. Это измерение трамблера, этот миг и является определением угла зажигания в любой схеме, как «Совек», так и cdi. Прерыватель обладает двумя контактами. Мобильный контакт придавлен к немобильной пружинке и когда кулачок вдавливает молоточек мобильного контакта, происходит разжатие контактов трамблера.

Конденсатор подсоединён параллельно контактам внутри трамблера. Если он разрывается с контактом, то идёт процесс разрядки. Магнитное поле моментально пропадает, когда в цепи низкого напряжения образуется обратный ток. Использование трамблера на подобии системы «Совек» и cdi. Уничтожая разряд, конденсатор устраняет искрение между контактами трамблера. Прерыватель соединен контактами под обшивкой, в просторечие могут называться прерыватель или трамблёр. У них есть генератор при коленчатом валу. От свечей перераспределяется ток как в системе cdi.

Мощность движка определяется за счёт накопившихся газов, давящих на поршневую систему, даёт обгон момента зажигания. Подгон и корректировка начального угла осуществляется изменением в пространстве прерывателя с предпочтительным временем размыкания cdi. Смена режима работы движка влияет на процессы сгорания топливной смеси, они могут видоизменяться. Подстройка угла опережения происходит постоянно. Это контролируют

регуляторы, стоящие в системе запуска cdi. Перемещение коленвала гарантирует появление искры в головках свеч, это влияет на регулировку центробежным регулятором.

Регулятор обгоняющий зажигание cdi является конструкцией в которой есть два плоских грузика, закрепленных на стабильной пластинке, жёстко прикрепленной валику привода. Втулка прерывателя прикрепляется к мобильному элементу, отверстия соединяют с грузиками. Пластинка поворачивается вместе с грузом прерывателя. Чем больше движений, совершаемых движущимся валиком, тем больше скорость перемещения валика прерывателя. Из-за взаимодействия силы движения, грузик, отходит в другое место и использует свои силы для перемещения пробки от валика. Грузик движется по часовой стрелке, по пути грузов. Контакт, размыкается быстрее и угол ускользания в разы уменьшается.

Регулятор угла обгоняет зажигание создавая момент искры на свече необходимый при разной нагрузке на движок. Если такт вращения вала движка одинаков, педаль газа и заслонка дросселя не будут одинаковыми. Из-за этого в цилиндре появится бензин разного состояния, что изменит скорость его выгорания. Корпус регулятора, представляет собой две диафрагмы, разъединенные между собой. Первый, взаимодействует задвижкой, сквозь трубочку, а второй имеет выход к воздушному потоку. В связи с тем, что давление в трубке взаимодействует с нестационарным элементом, с закрепленном на ней прерывателем

Чем больше угол дроссельной заслонки, тем меньше разряжение под ней.

Провода помогают току попасть к свечам через провода от накопителя. Системы зажигания автомобиля бывают следующих типов:

1. система зажигания карбюраторного двигателя
2. контактно транзисторная система зажигания
3. система зажигания инжекторного двигателя
4. классическая система зажигания
5. контактная система зажигания
6. плазменное зажигание
7. контактное зажигание
8. кулачковое зажигание
9. зажигание на дизеле
10. зажигание «Саруман»
11. зажигание «Сонар»

Система бесконтактного завода

Бензин начинает гореть за счёт усиления передаваемой энергии, в итоге это приводит к особым плюсам бесконтактного завода. Так же она поднимает постоянство эффективного использования двигателя в любом его действии, тем самым делая его наиболее экономичным.

Отличия в проводах высокого напряжения у бесконтактных и контактных систем отсутствуют. Замена лишь произведена в сети пониженного напряжения, где контактный прерыватель подменен на бесконтактный датчик.

Бесконтактное включает в себя: Датчик бесконтактного воздействия, распределительный датчик, свечи, коммуникатор, катушка, блок монтажного элемента, реле, выключатель

Блок монтажного элемента не самодельное устройство, оно перемещается между катушкой и стартёром за счёт использования зажигания тока от батареи. Ток в обмотке воспроизводится путем замирания тока на катушке, в свою очередь это получается, когда датчика импульсов двигателя передает сигнал на транзисторный коммутатор. Подача тока идёт на накопитель напряжения, а после уже на распределитель.

Электронная система.

Она считается микропроцессорной, в отличие от газотурбинных систем. В её ответственности процессы завода двс и поджога бензина внутри цилиндров либо газотурбинных двигателях, так как она включена во всю систему управления зажиганием. Сложно недооценить её эффективность. При этом работает оно по двум направлениям:

1. Прямое – с катушек на свечи.
2. Электронное – на свечи сквозь распределитель даётся напряжения.

Система прямого электронного зажигания подразумевает использование индивидуальных или сдвоенных катушек, по-другому, она называется контактно транзисторная система зажигания. Управление накопителем энергии происходит за счёт того, что электронный блок считывает информацию и в конце

изменяет параметры коммуникатора. Блок управления подразумевает автоматизированную регулировку ускорения зажигания, что не подразумевает самодельное вмешательство. В микропроцессорных системах, коммутатор, можно назвать «зажигатель». Системы прямого электронного зажигания могут быть разделены два вида: независимое и синхронное. Эффективность двс при использовании воспламенения топлива осуществляется для одного цилиндра, в отличие от газотурбинных, а управление катушкой происходит независимо. Синхронное зажигание подразумевает работу одной катушки для двух цилиндров. Общая катушка применяется для зажигания с распределителем, в отличие от неё плазменное зажигание имеет другой способ розжига бензина. Плазменное зажигание использует более мощную искру.

Двс, при внедрении новейших систем самые прочные составляющие, поэтому старая технология vape существенно изменилась, став надежнее, чем в газотурбинных. Ушёл в прошлое контактный прерыватель vape. Всё это благодаря вводу микропроцессорной системы.

Одной из новинок стали блоки типа «Сонар», они позволили осовременить автомобили прошлых лет с классической контактной системой зажигания, но не газотурбинных системах. В отличие от той же «Совек», контактная система зажигания имеет более простую схему. Контактное зажигание происходит за счет прямого воздействия.

Система tci-батарейная система зажигания. «Сонар» содержит инфракрасный датчик и коммутатор системы зажигания, всё нужно установить под крышку трамблера. Можно использовать тиристорные регуляторы мощности. Тиристорное управление позволяет задержать включение. Использование трамблера, прерывателя-распределителя зажигания необходимо и в других системах, например tci, vape, двс, газотурбинных и cdi. Системы tci, cdi и vape используют для мототехники, а двс и «Совек» для разных видов транспорта, но не там, где есть газотурбинных система. Наравне с «Сонар» идут системы «Саруман» и «Совек», их можно применить для обновления штатных систем зажигания на мотоциклах. «Совек» не требует специального профессионализма в установке, достаточно использовать подручное самодельное оборудование. Эффективность бесконтактной микропроцессорной системы очень значима и действительно ощутима. В процессе использования vape, она, безусловно, качественна и нет необходимости в дополнительном обслуживании. Самые последние технологии компонентов систем зажигания представляют не малый выбор, более двадцати вариантов. В таком разнообразии они отвечают качеству, надежности и современности, это не сделанные своими руками запчасти.

Сегодня всё чаще применяют tci или cdi, однако и старая проверенная двс, «Совек» и vape, так же используются.